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核磁共振成像基础】氢质子在磁场中的磁化过程

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发表于 2024-5-10 18:44:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
含氢检测对象置入磁场环境中之后,会产生宏观磁化矢量。宏观磁化矢量形成的过程,也就是氢质子被磁化的过程。
氢原子核有自旋,也就存在自旋产生的小磁场。
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单个氢原子核可以类比为小磁针,具有一定的指向。
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没有外加磁场的情况下,对于大量的氢原子核而言,并不是有序的排列,而是杂乱无章的排列,氢原子核的磁场相互抵消,并不表现出宏观的磁场,宏观磁化矢量为0。
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当含氢样品置入磁场中之后,氢原子核会在外磁场的作用下定向排列。
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氢原子的定向排列过程实际是能级分裂过程,这种能级分裂现象叫做塞曼效应。对应的磁能级也叫塞曼能级。
对于氢原子来说,自旋量子数I=1/2,总共分裂成2I+1个能级,即两个能级。
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与磁场同方向的是低能级,与磁场反方向的是高能级。
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低能级的核略多于高能级的核,从而形成与磁场同方向的宏观磁化矢量。
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处于低能级的氢质子仅略多于处于高能级的氢质子,室温下(300K),以PPM(百万分之一)为单位,可以大致参考下表(来源于杨正汉老师PPT):
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正是这种微小差异形成的纵向磁化矢量,为核磁共振成像、波谱分析、弛豫分析提供了信号基础。
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